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屋顶花园在生态小区的功能探讨

文章来源:海西给排水 发布时间:2011-07-11 08:17:18 阅读次数:2153 次 [关闭]

解放军理工大学工程兵学院  杨腊梅  解勇军

1、引言

水资源是人类赖以生存与发展的宝贵资源,是人类生存的基本条件,是社会经济发展的命脉;没有水资源就没有人类。随着人类社会的进步和世界经济的迅猛发展,以及人口的膨胀,对水资源的需求量将会极度增加,缺水问题将对全球构成威胁。世界各国纷纷开展雨水利用研究,美国、德国、日本等一些发达国家的雨水利用技术已经进入了产业化和标准化阶段。目前他们已形成了成熟和完整的雨水收集、处理、控制和雨水渗透等技术体系及配套的法规保障体系,在开展雨水利用工程中走在世界的前列。

德国在90年代兴起一种综合性雨水利用技术一生态小区雨水利用系统,它利用工程学、生态学、经济学原理,依赖水生植物系统或土壤的自然净化作用,将雨水利用与景观设计相结合,从而实现环境、经济、社会效益的和谐与统一。生态小区雨水利用系统一般包括屋顶花园、水景、渗透、中水回用等。

屋顶花园就是在屋面上覆盖绿色植被、并配有给排水设施,使屋面具备隔热保温,净化空气,阻噪吸尘增加氧气等功能,从而提高人居生活品质。屋顶花园生态系统属于城市生态系统的一个组成部分,它是以自然环境为依托,资源流动为命脉,社会环境为经络的半人工生态系统。因此屋顶花园是一个自然、社会、文化、经济的有机统一体。

2屋顶花园在生态小区雨水利用系统的作用

2.1屋顶花园能有效削减屋面雨水径流量,降低径流系数

屋顶花园对雨水有截留、吸收作用。雨水降落在屋顶花园上首先湿润植物表面,接着湿润种植土层,被种植土层的孔隙吸收、存留的雨水又被植物吸收并通过蒸腾作用返回大气。由于植物的截留和土壤的吸收,减少了屋面降雨的径流量,并且通过截留,延缓地表径流产生的时间,降低了径流的洪峰值。Jeroen Menteng等2004年通过实验证明,屋顶花园具有:推迟地表面产流时间、降低总径流量、延长径流时间,降低径流峰值。因此屋顶花园是削减城市雨洪径流量的重要途径之一,可使屋面径流系数减小到0.3,有效削减了雨洪径流量,同时也可以显著减少处理污水的费用。实验数据表明屋顶花园可以使排水强度降低70%,在排水工程中可以相应的减小雨水管道、溢洪管及储水池的尺寸,节省建造费用。

2.2屋顶花园具有储水功能

屋顶花园的绿化屋面对雨水具有储存作用,主要是通过植物茎叶和种植基质层对雨水的截流和吸收。此外,屋顶花园的排水层也具有蓄水功能,当种植基质层的土壤干燥时,储存的水又可以为植物的生长提供水分。屋顶花园的排水层常采用塑料蓄排水盘,可以在排水盘的凹处蓄积一部分雨水,在排水的同时具有50%蓄水功能,起到保持土壤湿润的作用。屋顶花园的蓄水能力与季节、种植基质层的性质、高度和结构、屋面坡度、植物的种类、降雨强度等多种因数有关。大量外国试验证实,种植基质层大于l0cm的屋顶花园相对于无绿化屋顶而言,全年能减少60% - 80%的径流量。2003年,Hutehisonetal在波兰Oregon进行了为期2年的试验,证实了一块厚为10cm的绿化屋顶全年能吸收69%的降雨。而屋顶花园的吸水能力与种植基层的含水状况也有密切关系,如果种植基质层的含水将近饱和,那么屋顶花园就不能吸水或吸水很少,所以连续长时间的降雨,屋顶花园吸收雨水的作用就会下降。屋顶花园蓄积的雨水不仅可以为屋面的植物提供水分补给,还可通过水分蒸发改善建筑的小环境。在多雨地区,屋顶花团可以与蓄水池相结合,大雨后覆土吸水饱和,多余雨水积蓄起来。当土壤干燥时,可以使用积存雨水浇灌。

2.3屋顶花园具有净化雨水功能

雨水是自然界水体循环系统中的重要环节,是区域水资源补给的主要来源。由于雨水对大气的淋洗,其含有的主要杂质是空气中的尘埃和大气污染物。其中SS和COD比例高,其他的污染物浓度较低。雨水水质组成在很大程度上取决于地域条件。城市雨水一方面受到大气、城市建筑物、路面废物、盐类等的污染,水质严重下降。另一方面,在非降雨时期屋面积累的大量沉积物和由于屋面材料老比而产生的物质也会对雨水产生污染,使雨水中洛解性COD急剧增加。

屋顶花园对雨水具有净化和缓减污染作用。屋顶花园能够眼收和降解大气降雨中的污染物,起到过滤和净化雨水的作用。而且屋顶花园能有效削减屋面雨水径流量,降低径流系数,减少了污染水体的总量。选取最佳的种植基质层材料,如适宜的植物种类,屋顶花园对雨水的污染成份能够有效吸收和降解,这已经在实际生态工程中大量应用。

3屋顶花园的生态功能

3.1隔热保温作用

屋顶花园通过植物的热吸收和种植基质的隔离,对屋顶的冷、热有明显的隔绝作用。夏季,屋顶花园就像一台自然式的空调,通过它可起到降温作用;冬季,屋顶花园可起到显著的保温作用。实验证明:一个典型的屋顶花园每平方米、每年可节省约相当于2公升燃料的制冷采暖能源消耗。

3.2净化空气

屋顶花园中的绿色植物通过光合作用吸收空气中的CO2、CO,放出氧气;通过植物的叶片吸收、解毒空气中的有毒物质;起到吸附尘埃、净化空气、保持空气中氧气平衡等作用。因此屋顶花园被喻为城市"高空氧吧"和"吸尘器"。

3.3吸收噪音

噪音会使人心跳加速、心率不齐、血压升高,对人类的健康产生严重的威胁。而屋顶花园中的植被层和土壤层能有效的吸收噪音。实验证明"屋顶花园可减少3分贝的噪声,同时隔绝噪声效能达到8分贝"。

3.4缓解热岛效应

屋顶花园中的植被通过其水分蒸腾吸收热量可一定程度上调节空气的温度和湿度,提高城市生活居住环境的舒适性。对缓冲极端温度起着突出的作用,可产生冬暖夏凉的效果。

3.5保护生物多样性

屋顶花园不但可以增加城市绿地面积和提高城市自然度;而且为各种鸟类、昆虫等野生动物提供栖息地,增加野生动物数量和种类,改善城市生态系统。

4结论和建议

屋顶花园不但在生态小区雨水利用系统中具有削减雨水径流量,降低径流系数、储水、净化雨水等功能;而且具有隔热保温、净化空气、吸引噪音、缓解热岛效应、保护生物多样性等生态功能。但是由于屋顶花园的集水面积小,储水、净化雨水能力有限;因此不能单独利用屋顶花园进行雨水处理和利用,而是和其它雨水处理设施有机的结合成一体,并在生态小区整体规划中考虑屋顶花园的建设,这样才能最大的发挥屋顶花园在生态小区的作用。

 



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